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计算机网络 定义、核心技术及主要功能探析

计算机网络 定义、核心技术及主要功能探析

计算机网络是指通过通信线路和网络设备,将分布在不同地理位置的具有独立功能的多个计算机系统连接起来,在网络软件(网络协议、网络操作系统等)的支持下,实现数据通信和资源共享的系统。它是现代信息技术的基础,深刻地改变了信息处理、存储和传输的方式。

计算机网络主要涉及以下几方面的核心技术:

  1. 网络硬件技术:这是网络的基础物理设施。主要包括:
  • 传输介质:如双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等,负责承载信号。
  • 网络设备:如网卡、调制解调器、集线器、交换机、路由器、防火墙等,负责数据的接入、交换、路由转发和安全防护。
  • 计算机与服务器:作为网络的终端节点和资源提供者。
  1. 网络软件技术:这是网络的“灵魂”,指挥硬件协同工作。核心是网络协议,尤其是TCP/IP协议族,它定义了数据如何打包、寻址、传输和接收。还包括:
  • 网络操作系统:如Windows Server、Linux等,提供网络服务和管理功能。
  • 网络应用软件:如浏览器、电子邮件客户端、即时通讯工具等,为用户提供具体的网络服务。
  1. 通信与交换技术:决定数据在网络中流动的方式。主要包括电路交换、报文交换和分组交换(包交换)。现代互联网主要采用分组交换技术,将数据分割成小的数据包独立传输,提高了线路利用率。
  1. 网络体系结构:核心是分层模型,如OSI七层模型和实际广泛应用的TCP/IP四层模型。分层设计将复杂的通信过程分解为相对独立的模块,简化了设计、实现和维护。
  1. 网络安全与管理技术:随着网络重要性提升,确保网络安全、可靠、高效运行至关重要。涉及技术包括加密技术(如SSL/TLS)、防火墙、入侵检测系统(IDS)、虚拟专用网(VPN)以及网络监控、故障诊断、性能管理等。

计算机网络的主要功能可以概括为以下四个方面:

  1. 数据通信:这是网络最基本的功能。它使分布在不同地点的用户能够快速、准确地传输信息,包括文字、声音、图像、视频等各种形式的数据。电子邮件、即时通讯、视频会议等都是数据通信的典型应用。
  1. 资源共享:这是组建网络的核心目标之一。资源共享包括:
  • 硬件共享:如共享打印机、磁盘阵列、高性能计算中心等,节省投资,提高设备利用率。
  • 软件共享:如通过网络访问和使用远程的软件许可证或软件即服务(SaaS)。
  • 数据共享:如通过数据库服务器、文件服务器(如NAS)或云存储,使授权用户可以访问和更新集中的数据资源,保证数据的一致性和完整性。
  1. 分布式处理与负载均衡:将一项庞大的计算或处理任务,分解成多个子任务,分配给网络中的多台计算机并行处理,从而提高处理效率、降低单机成本,并增强系统的可靠性和可用性。云计算平台就是此功能的集中体现。
  1. 提高系统可靠性与可用性:网络中的资源(特别是数据和应用程序)通常会有备份或分布在多台机器上。当某台计算机或链路发生故障时,可以通过其他路径访问备份资源,避免了单点故障导致的服务完全中断,从而提高了整个系统的健壮性。

计算机软件及网络技术在此过程中扮演着协同角色。计算机软件(特别是系统软件和应用软件)是驱动计算机和网络发挥作用的关键。没有网络协议栈软件,硬件只是一堆无法沟通的实体;没有浏览器和服务器软件,万维网(WWW)便无从谈起。网络技术则为软件提供了施展能力的广阔平台,使得软件能够超越单机限制,实现互联互通和协同工作。两者相辅相成,共同构成了当今数字社会的技术基石。

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更新时间:2026-01-12 00:19:35

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